أسئلة الفيزياء المحيرة نقدم لكم متابعينا مجموعة كبيرة من أهم أسئلة الفيزياء المحيرة التي يمكن استخدامها في العديد من المسابقات أو في العديد من الاستخدامات التعليمية.
قبل أن أبدأ في طرح الأسئلة، أود أن أشير إلى شيء مهم للغاية. والحقيقة أنني لا أطرح هذه الأسئلة على المعلمين في العالم، بل أوجهها فقط إلى المعلمين في العالم العربي. وذلك لأنني على يقين تام أن المعلمين في العالم المتقدم قادرون على الإجابة عليها، وسؤالهم قد يساعدنا. هذه الأسئلة للمعلمين في الدول العربية لاختبار قدراتهم العلمية. كما أعلم القارئ أنني سألتهم في أحد المنتديات العلمية ولم ينجح أحد في الإجابة عليهم حتى الآن.
أسئلة فيزيائية محيرة
لغز فيزيائي: وجد سائق شاحنة أمامه نفقاً يزيد ارتفاع شاحنته عن 5 سم، مما أعاق مرورها من خلاله. ماذا عليه أن يفعل ليتمكن من عبور شاحنته عبر هذا النفق؟!
لغز فيزيائي آخر: لديك قرص حديدي دائري منتظم به ثقب في المنتصف على شكل دائرة منتظمة أيضًا. إذا قمت بتسخين القرص الحديدي على نار ساخنة، فسوف يتمدد. فهل سيصبح الثقب الداخلي للقرص أصغر أم أكبر نتيجة لذلك؟!
مجموعة من الأسئلة المحيرة في موضوعي الفيزياء والكيمياء
السؤال الأول:
أخبرني أحد الطلاب ذات يوم أن العمل (travaux) الذي تؤديه القوى الداخلية لا ينبغي أن يؤخذ بعين الاعتبار عندما نطبق نظرية الطاقة الحركية (theorème de l'énergie cinétique). وبرر كلامه بالقول: إذا اعتمدنا على المبدأ الأساسي للميكانيكا (relation fondamentale de la dynamique)، الذي… ينص على عدم احتساب القوى الداخلية سنصل إلى النتيجة التالية:
ΣW(Fext)=Ecf-Eci
هنا هو الدليل:
ΣFext=م*ا
ΣFext=m*dv/dt
Σ(Fext*dt)=m*dv
Σ(Fext*V*dt)=m*V*dv
Σ(Fext*dx)=(1/2)*م*Vf^2-(1/2)*م*Vi^2
ΣW(Fext)=Ecf-Eci
ونحن نعلم جيدا أن الأفعال التي تقوم بها القوى الداخلية يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار عندما نطبق نظرية الطاقة الحركية. ولا شك إذن أن هذا الطالب ارتكب خطأً أدى به إلى الوصول إلى نتيجة خاطئة. ما الخطأ الذي ارتكبه هذا الطالب؟
السؤال الثاني:
فإذا أمسكنا كوبًا مصنوعًا من الكريستال ورفعناه للأعلى ثم تركناه يسقط على وسادة أو مرتبة أو حتى أي جسم ناعم، فإنه لن ينكسر. ولكن من ناحية أخرى، إذا رفعناه مرة أخرى وتركناه يسقط على جسم صلب، فسوف ينكسر. كما نعلم جميعًا، يحتاج الكأس إلى قوتين عظيمتين. يتم تطبيقها عليه حتى ينكسر. (من الطبيعي أن يكون اتجاها القوتين متعاكسين، أي القوة المطبقة على الجانب الأيمن من الكأس والقوة المطبقة على الجانب الأيسر من الكأس مثلاً)
ومن يستطيع أن يثبت رياضياً، استناداً إلى قواعد الفيزياء، أن القوتين اللتين تسببتا في كسر الكأس عندما اصطدم بالجسم الصلب أكبر من القوتين اللتين لم تنجحا في كسر الكأس عندما اصطدم بالوسادة؟
السؤال الثالث:
نعلم جميعًا أن محركات السيارات تختلف حسب القوة. على سبيل المثال، نقول أن هذا المحرك لديه قوة أكبر من ذلك. لماذا لا نفرق بين المحركات حسب القوة بأن نقول أن هذا المحرك لديه قوة أكبر من ذلك؟ ولماذا نفرق بينهم حسب القدرة؟
السؤال الرابع:
لماذا يتكون جزيء الماء من ذرتين هيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين؟
أهم الألغاز التي حيرت العلماء والتي لم يجدوا لها حلاً حتى الآن
1- ما هي الطاقة المظلمة؟
اعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن الكون ينكمش بسبب الجاذبية، وهو ما لم يجده العلماء لأن الكون يتوسع.
وخلصوا إلى أن افتراضاتهم كانت خاطئة، فالكون لا يتقلص، بل يتوسع بسرعة كبيرة.
ولهذا السبب افترضوا وجود قوة كونية تعارض قوة الجاذبية. أطلقوا عليها اسم القوة المظلمة، التي تسحب الكون إلى الخارج وتتسبب في توسعه. وقال العلماء من خلال مشاهداتهم لمعدل التمدد والشد، إن هذه الطاقة تقدر بحوالي 70% من الكون. ومع ذلك، لا أحد يعرف حتى الآن الحقيقة وما هي هذه الطاقة.
2- ما هي المادة المظلمة؟
حوالي 84% من المادة الموجودة في الكون هي مادة مظلمة، فهي لا تمتص أو تشع أي ضوء، ولكن تم التعرف عليها من خلال تأثيرها على الأشعة الكونية وعلى النجوم في المجرة من خلال جاذبيتها. وعلى الرغم من الكم الهائل لهذه المادة، إلا أن العلماء لا يعرفون حتى طبيعتها. والآن “اقترح العلماء أنها تتكون من جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل تسمى WIMPS”، وهناك العديد من الكواشف حول العالم للكشف عن حقيقة هذه المادة.
3- لماذا لا نستطيع العودة إلى الماضي؟
لماذا نعيش في كون يتحرك فيه “الزمن” في اتجاه واحد فقط؟
عندما تتحطم الأشياء لا نستطيع إعادتها إلى ما كانت عليه، فلماذا لا تصطف الذرات المشتتة مع بعضها البعض مرة أخرى وتعود إلى وضعها الصحيح؟ وهذا ممكن نظريا، ولكن لماذا لا يحدث على أرض الواقع؟
وتعتبر نظرية الانتروبيا أو الفوضى أفضل طريقة لتفسير ذلك، حيث تنص على أن كل شيء في الكون يميل نحو حالة الفوضى بدلا من الاستقرار، فاحتمالات الفوضى متعددة واحتمال الاستقرار هو احتمال واحد .
لكن السؤال هنا هو لماذا كان الكون منظما عندما بدأ، وعندما تم تجميع كمية هائلة من الطاقة في مساحة صغيرة، “كانت الفوضى أقل”.
4-هل هناك أكوان موازية؟
تشير الفيزياء الكونية إلى أن نسيج الزمكان مسطح وبالتالي يتمدد إلى ما لا نهاية، وبالتالي فإن المنطقة التي نراها بـ”الكون” ما هي إلا قطعة صغيرة من كون متعدد لا نهائي، بينما تشير ميكانيكا الكم إلى أن عدد المواضع في أي الجسيمات يمكن أن تتداخل في كل كون هي 10^10^122 ولذلك فإن تراكب الجسيمات يجب أن يتكرر في كل رقعة كونية من الكون المتعدد، وهذا يعني أن هناك أكواناً. الأكوان الموازية التي تشبه كوننا تمامًا، والأكوان التي تختلف عن كوننا في جزء واحد فقط، والأكوان التي تختلف تمامًا عن كوننا.
5- لماذا يوجد مادة أكثر من المادة المضادة؟
المادة تقضي على المادة المضادة. يقوم الإلكترون بإبادة البيتون (الإلكترون المضاد)، والبروتون يُبيد البروتون المضاد، والنيوترون يُبيد النيوترون المضاد.
في البداية، عندما كان الكون أصغر سنًا وأكثر سخونة، كان من المفترض أن تخلق الطاقة المتوفرة في ذلك الوقت المادة والمادة المضادة بكميات متساوية. ومع ذلك، فإن كوننا اليوم يتكون من مادة فقط، لذلك لسبب ما كانت نسبة المادة أكبر من المادة المضادة.